JP2575167B2

JP2575167B2 - シリンダキャビネットのガス漏洩監視装置

Info

Publication number: JP2575167B2
Application number: JP4701088A
Authority: JP
Inventors: 裕治若林; 康修森; 泰宏白鳥
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPH01220093A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば半導体等の単結晶製造装置に供され
る有毒性の性質を有すうガスのシリンダキャビネットの
ガス漏洩監視装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、半導体の単結晶の製造装置では、シラン，ホ
スフィン，アルシン等の毒性を有する特殊ガスがシリン
ダ（ガスボンベ）から供給されている。かかる特殊ガス
を充填したシリンダはシリンダキャビネット内に保管さ
れているが、このガスが万一漏洩し、拡散すると危険で
ある。そこで、例えば、シリンダキャビネット内に常時
外気を供給し、万一特殊ガスが洩れている場合でも、シ
リンダキャビネットから特殊ガスが屋内に拡散しないよ
うに、特殊ガスを空気に混ぜて常時排気している。

また、万一、特殊ガスがシリンダキャビネット内に漏
洩した時には、これを早期に発見して処置するため、シ
リンダキャビネットのガス漏洩を常時監視する必要があ
る。例えば、第９図に示すように、漏洩ガスの濃度の許
容限界値を設定し、この値以上の時には、漏洩ガスの濃
度をガス漏洩検知手段101により検出し、警報装置102に
警報指令を送るようになっている。なお、103は、ガス
量を測定する重量計で、シリンダ104の下側に設けられ
ている。105は流量計で、配管106の途中に設けられてい
る。107は圧力計である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の装置にあっては、ガス漏洩検知手段101により
検出された漏洩ガスの濃度が許容限界値以上になると、
警報装置102に警報指令が送られるが、この許容限界値
は、人体に対する影響を考慮してppmレベルの微量の値
である。ところが、許容限界値以上でも警報装置102に
警報指令が出されないこともあり、また、許容限界値以
下でも警報装置102に警報指令が出される場合もある。
これは、許容限界値がppmレベルの微量の値で、精度が
著しく高く、この許容限界値の精度に対応して漏洩ガス
の濃度の真の値を正確に検出することが困難のためであ
る。

ここで、漏洩ガスの濃度の許容限界値の値を大きくす
れば、ガス漏洩検知手段101のガス漏洩検出能力が高く
なるが、この許容限界値は安全上変更することは出来な
い。

また、ガス漏洩の検出時間を長くすれば、漏洩ガスの
濃度が高くなり、ガス漏洩検知手段101のガス漏洩検出
能力が高くなるが、ガス漏洩の発見が遅れることにな
り、好ましくない。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたも
ので、その課題は、シリンダキャビネット内において、
万一ガスが漏洩しても、ガスの漏洩を早期に発見すると
共に、精度良くガス漏洩の警報を発するシリンダキャビ
ネットのガス漏洩監視装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、本発明は、有毒性等の性
質を有するガスのシリンダをキャビネット内に配し、こ
のシリンダに製造装置等の装置にガスを送る配管を接続
し、キャビネットに吸気関及び排気管を接続し、キャビ
ネット内で漏洩したガスを空気に混ぜて排気管に排出さ
せ、さらに、ガス濃度を検出するガス漏洩検出手段と、
シリンダまたは配管に設けられてシリンダのガス量を測
定するガス量測定計と、配管の途中に設けられた流量計
とを備え、少なくともガス漏洩検出手段により検出され
たガス濃度が許容限界値以上の場合には、警報装置によ
り警報が発せられるシリンダキャビネットのガス漏洩監
視装置において、ガス量測定計により検出されたガス量
からシリンダのガス消費量を算出するガス消費量検出手
段と、流量計により検出された流量からガス通過量を算
出するガス通過量検出手段と、さらに、ガス漏洩検出手
段により少なくともガス濃度が許容限界値以下の所定の
設定値と等しいと検出された時には、ガス消費量検出手
段により算出された所定時間当たりガス消費量が、ガス
通過量検出手段によって算出された所定時間当たりのガ
ス通過総流量より大きい時、ガス消費量からガス通過総
流量を引いた差の漏洩ガス算定量があると判断し、この
漏洩ガス算定量が、ガス濃度と上記排気管を通過する空
気の排気量の積と等しい時または大きき時、警報装置に
警報指令を送るガス漏洩判断手段とを備えているもので
ある。

そして、ガス漏洩判断手段を、ガス濃度が許容限界値
と許容限界値以下の所定の設定値との間にあるとガス漏
洩検出手段により検出されたとき、警報装置に警報指令
を送るように構成することもできる。

また、キャビネット内の空気を循環・攪拌する当空気
循環装置と、吸気管の途中に設けたダンパーと、排気管
の途中に設けたダンパーとを有することもできる。

〔作用〕

本発明においては、警報を発する基準となるガス濃度
許容限界値よりも低い値で、ガス濃度の設定値をあらか
じめ定めている。検出されたガス濃度（測定された値は
真値とは限らず、測定値を真値と一応推定し、測定値を
「推定値」と呼ぶ。）が、この設定値に少なくとも等し
く、且つ、一定の条件を満たせば、検出されたガス濃度
（推定値）が、正しい精度の範囲で検出されたと判断さ
れ、従って、ガス漏洩があると判断され、警報装置に警
報指令が送られる。

上記のガス濃度（推定値）が正しい精度の範囲にある
か否かの判断は、ガス漏洩判断手段で行なわれる。即
ち、ガス消費量検出手段とガス通過量検出手段とから算
出される漏洩ガス算定量が、漏洩ガス濃度（推定値）と
排気管を通過する空気の排気量との積に等しいか大きい
時、正しい精度の範囲で検出されたと判断される。

漏洩ガス算定量が、漏洩ガス濃度（推定値）と排気管
を通過する空気の排気量との積より小さい時、検出され
た漏洩ガス濃度（推定値）が、誤った値で検出されたと
判断される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係るシリンダキャビネット
のガス漏洩監視装置の構成を示し、第２図は同装置の基
本となる特殊ガス用シリンダキャビネット装置を示し、
半導体製造装置の単結晶製造用反応炉への液性ガスの供
給源に適用した場合を示している。

第２図において、１は特殊ガス用シリンダキャビネッ
ト装置で、キャビネット２の内部にシリンダ３が保管さ
れ、このシリンダ３には、有毒性等の性質を有する液性
のガスが充填されている。このシリンダ３は重量計21か
らなるガス量測定計の上に置かれ、配管４を介して単結
晶を成長させる単結晶製造用反応炉５に接続している。
配管４の途中には流量計22が設けられている。

上記のキャビネット２の下部には吸気管６が接続し、
頂部には排気管７が接続している。吸気管６の途中に第
１ダンパー８が設けられ、排気管７の途中に第２ダンパ
ー９が設けられている。

10はガス濃度を検出するガス漏洩検知手段で、排気管
７に設けられている。吸気管６の第１ダンパー下流側の
部分6Aと排気管７の第２ダンパー上流側の部分7Aとは、
連通管11を介して接続している。12は空気循環装置を構
成する送風機で、連通管11の途中に配設され、電動モー
タ（図示せず）により回転する。なお、図中、20は煙検
知器である。

次に、第１図により本発明の実施例に係るシリンダキ
ャビネットのガス漏洩監視装置を説明する。

図において、31はガス消費量検出手段で、重量計21の
値からシリンダ３のガス消費量を算出する。32はガス通
過量検出手段で、流量計22により検出した流量より配管
４を通過したガス通過量を検出する。33はガス漏洩判断
手段、34は警報装置である。ガス漏洩判断手段33は、ガ
ス漏洩検出手段10,ガス消費量検出手段31,ガス通過量検
出手段32からの信号により一定の条件の時警報装置34に
警報信号を送る。

ガス漏洩判断手段33は、ガス漏洩検出手段10によりガ
ス濃度が許容限界値以下の所定の設定値と等しいと検出
された時において、ガス消費量検出手段31により検出さ
れた所定時間当たりガス消費量が、ガス通過量検出手段
32によって検出された所定時間当たりのガス通過総流量
より大きい時、ガス消費量からガス通過総流量を引いた
差の漏洩ガス算定量があると判断し、この漏洩ガス算定
量が、ガス濃度と上記排気管７を通過する空気の排気量
の積と等しい時または大きい時、警報装置34に警報指令
を送るものである。ガス漏洩検出手段10により検出され
たガス濃度が許容限界値以上の場合には、警報装置34に
警報指令を送る。これにより、安全性を向上させること
ができる。

次に本実施例の作用を第２図ないし第７図に基づいて
説明する。

第２図において、単結晶製造用反応炉５の運転時、ガ
スが漏洩していない状態では、吸気管６の第１ダンパー
８及び排気管７の第２ダンパー９が閉じられている。キ
ャビネット２の内部における空気は、送風機12により下
から上に上昇し、連通管11に流れ、再びキャビネット２
の内部に戻る。従って、キャビネット２の内部におい
て、空気が循環し、攪拌されている。従って、万一シリ
ンダ３からガスがキャビネット２の内部に漏洩した時に
は、ガスの濃度が早期に濃くなり、ガス漏洩検知手段10
により早期に検出される。

ガス濃度を検出した後の手順を第４図に基づき説明す
る。先ず、ガス漏洩検知手段10によりガス濃度を検出す
る（S1）。S1からS2に進み、ガス漏洩判断手段33におい
て次の判断を行なう。その判断は第３図に示されてい
る。即ち、ガス濃度が許容限界値（Ｂ）以上であると判
断された場合には、警報装置34に警報指令を送る。ガス
濃度が許容限界値（Ｂ）と設定値（Ａ）との間にあると
検出されたとき警報装置34に警報指令を送る。ガス濃度
が設定値（Ａ）に等しい時には、以下の手順が実行され
る。

先ず、S3において、時刻T₁にけるシリンダ３に充填さ
れた重量W₁を測定する（第５図図示）。次に、S4におい
て、時刻T₂にけるシリンダ３に充填された重量W₂を測定
する（第６図図示）。そして、S5に進み、ガス消費量検
出手段31によりシリンダ３で消費したガス消費量W₀（＝
W₁−W₂）を計算する。また、S6において、時刻T₁から時
刻T₂に至る各時刻における流量を流量計22により測定
し、S7において、時刻T₁から時刻T₂に至る総流量Ｑをガ
ス通過量検出手段32により計算する（第７図図示）。次
いで、S8において、総流量Ｑが通過総重量W_tに換算され
る。そして、ガス漏洩判断手段33に、ガス消費量検出手
段31からガス消費量が、ガス通過量検出手段32から通過
総重量W_tの信号が送られ、S11に進む。S11において、上
記のガス消費量W₀と通過総重量W_tとが比較される。ガス
消費量W₀と通過総重量W_tとが等しい時にはガス漏洩なし
と判断され（S15）、S1に戻る。S11において、ガス消費
量W₀が通過総重量W_tより大きいと判断された時には、ガ
ス漏洩が有りと判断され、S12に進む。S12において、漏
洩ガス算定量ΔＷ（＝W₀−W_t）が計算される。

一方、S9では、ガス漏洩検出手段10により検出れれた
ガス濃度がトレースされ、次に、ガス漏洩判断手段33に
おいて、このガス濃度と排気管７を通る排気量から漏洩
ガス量が推定される（S10）。そして、S13において、漏
洩ガスの推定量と漏洩ガス算定量ΔＷが比較される。漏
洩ガス算定量ΔＷが推定量より大きいかまたは等しい時
には、警報装置34に警報指令が送られる。漏洩ガス算定
量ΔＷが推定量より小さい時、推定量の誤差が大きいと
判断され、通常測定に進む（S14）。

ここで、時刻T₁から時刻T₂に至る時間を長くすれば、
ガス濃度の検出精度が高くなるが、ガス漏洩発見時期が
遅れることになり好ましくない。従って、時刻T₁から時
刻T₂に至るガスの漏洩発見時間をできるだけ短くし、且
つ、ガス漏洩の設定値を低くするには、例えば、時刻T₁
から時刻T₂に至る時間を短くしてガス漏洩の判断を行な
い、さらに、その時間の所定倍数の時間で再度漏洩ガス
の濃度，重量，流量を測定し、再度ガス漏洩の判断をす
ることができる。

一方、ガス漏洩検知手段10によりガスの濃度が所定の
濃度に達したと検出されると、排気管７の第２ダンパー
９が開き、キャビネット２の内部のガスは排気管７に排
出されるとともに、吸気管６の第１ダンパー８が開き、
外気がキャビネット２の内部に供給される。このように
して、キャビネット２において、ガスの濃度が薄められ
る。

所定時間経過すると、キャビネット２の内部のガスは
排気管７を通ってキャビネット２の外部に排出され、排
気管７及び吸気管６が閉じる。

以上の如き構成によれば、警報を発する基準となるガ
ス濃度許容限界値（Ｂ）よりも低い値で、ガス濃度の設
定値（Ａ）をあらかじめ定めている。万一ガスが漏洩し
ても、検出されたガス濃度（推定値）が、この設定値
（Ａ）に少なくとも等しく、且つ、一定の条件を満たせ
ば、検出されたガス濃度（推定値）が、正しい精度の範
囲で検出されたと判断され、従って、ガス漏洩があると
判断され、警報装置34に警報指令が送られる。

従って、ガス濃度が許容限界値（Ｂ）以下の設定値
（Ａ）で検出されるので、ガス濃度が検出されるまでの
時間が短くなり、また、ガス濃度の検出値が正しい精度
の範囲にあるか否かが判断されるので、警報を発する精
度が向上する。要するに、ガスの漏洩を早期に発見する
と共に、精度良くガス漏洩の警報を発することができ
る。

なお、本実施例においては、キャビネット２の内部の
空気は送風機12により、連通管11とキャビネット２の内
部とを循環し、漏洩ガスの濃度を早く発見できるように
なっているが、第８図に示すように、かかる場合に限定
されて適用されることなく、連通管11,送風機12を設け
ず、常時吸気管６からキャビネット２を介して排気管７
に空気を流す場合にも適用することができる。

また、本実施例においては、液性ガスをシリンダ３に
充填した場合について適用し、液性ガスの消費量はシリ
ンダ３の下に配置した重量計21により測定しているが、
高圧の気体のガスをシリンダ３に充填する場合には、第
２図に示すように、配管４の途中に圧力計25からなるガ
ス量測定計を設け、高圧ガスの消費量を圧力計25の圧力
の変化により換算・算出することもできる。

さらに、本実施例においては、ガス漏洩手段10は排気
管７の途中に設けられているが、かかる個所に限定され
ず、例えばキャビネット１の頂部に設けることもでき
る。

加えて、本実施例においては、検出されたガス濃度が
設定値（Ａ）より大きいとガス漏洩判断手段33により判
断された場合には、条件なしで警報装置34に警報指令を
送るようになっているが、一定の条件の下で、警報装置
34に警報指令を送るようにガス漏洩判断手段33を構成す
ることもできる。

そして、ガス消費量検出手段31,ガス通過量検出手段3
2には、あらかじめ、生産時のデータを記憶させ、この
データを，重量計21,流量計22で測定された各時刻のデ
ータと比較させ、ガス漏洩の判断と資料とすることもで
きる。

そして、また、本実施例においては、第２図に示すよ
うに、配管４には流量計22が設けられているが、流量計
22Aを追加し、その流量の測定をより確実にすることも
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、次の効果を奏す
る。

請求項１記載のシリンダキャビネットのガス漏洩監視
装置にあっては、警報を発する基準となるガス濃度の許
容限界値よりも低い値で、ガス濃度の設定値をあらかじ
め定めている。万一ガスが漏洩しても、検出されたガス
濃度（推定値）が、この設定値に少なくとも等しく、且
つ、一定の条件を満たせば、検出されたガス濃度（推定
値）が、正しい精度の範囲で検出されたと判断され、従
って、ガス漏洩があると判断され、警報装置に警報指令
が送られる。

従って、ガス濃度が許容限界値以下の設定値で検出さ
れるので、ガス濃度が検出されるまでの時間が短くな
り、また、ガス濃度の検出値が正しい精度の範囲にある
か否かが判断されるので、警報を発する精度が向上す
る。要するに、ガスの漏洩を早期に発見すると共に、精
度良くガス漏洩の警報を発することができる効果を奏す
る。

また、ガス漏洩判断手段を、ガス濃度が許容限界値と
許容限界値以下の所定の設定値との間にあるとガス漏洩
検出手段により検出されたとき、警報位置に警報指令を
送るように構成することにより、安全性を向上させるこ
とができる。

そして、空気循環装置により、吸気管及び排気管のダ
ンパーを閉じた状態で、キャビネット内の空気を循環・
攪拌することにより、早期にガス濃度を検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るシリンダキャビネットの
ガス漏洩監視装置の構成を示すブロック図である。第２図は同装置の基本となる特殊ガス用シリンダキャビ
ネット装置の構成図である。第３図はガス漏洩判断手段の説明図である。第４図は同実施例に係るシリンダキャビネットのガス漏
洩監視装置のフローチャート図である。第５図は時刻T₁におけるシリンダのガスの状態を示す説
明図である。第６図は時刻T₂におけるシリンダのガスの状態を示す説
明図である。第７図は流量計による時刻T₁から時刻T₂までのガスの総
流量を求める計算の説明図である。第８図はシリンダキャビネットの他の使用方法を示す説
明図である。第９図は従来におけるシリンダキャビネットでのガス漏
洩の監視を示す説明図である。〔主要な部分の符号の説明〕１……特殊ガス用シリンダキャビネット装置２……キャビネット３……シリンダ４……配管６……吸気管７……排気管８……第１ダンパー９……第２ダンパー 10……ガス漏洩検出手段 11……連通管 12……送風機 21……重量計 22……流量計 31……ガス消費量検出手段 32……ガス通過量検出手段 33……ガス漏洩判断手段 34……警報装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】有毒性等の性質を有するガスのシリンダを
キャビネット内に配し、このシリンダに製造装置等の装
置にガスを送る配管を接続し、キャビネットに吸気管及
び排気管を接続し、キャビネット内で漏洩したガスを空
気に混ぜて排気管に排出させ、さらに、ガス濃度を検出
するガス漏洩検出手段と、シリンダまたは配管に設けら
れてシリンダのガス量を測定する量測定計と、配管の途
中に設けられた流量計とを備え、少なくともガス漏洩検
出手段により検出されたガス濃度が許容限界値以上の場
合には、警報装置により警報が発せられるシリンダキャ
ビネットのガス漏洩監視装置において、ガス量測定計に
より検出されたガス量からシリンダのガス消費量を算出
するガス消費量検出手段と、流量計により検出された流
量からガス通過量を算出するガス通過量検出手段と、さ
らに、ガス漏洩検出手段により少なくともガス濃度が許
容限界値以下の所定の制定値と等しいと検出された時に
は、ガス消費量検出手段により算出された所定時間当た
りガス消費量が、ガス通過量検出手段によって算出され
た所定時間当たりのガス通過総流量より大きい時、ガス
消費量からガス通過総流量を引いた差の漏洩ガス算定量
があると判断し、この漏洩ガス算定量が、ガス濃度と上
記排気管を通過する空気の排気量の積と等しい時または
大きき時、警報装置に警報指令を送るガス漏洩判断手段
とを備えていることを特徴とするシリンダキャビネット
のガス漏洩監視装置。
【請求項２】ガス漏洩判断手段を、ガス濃度が許容限界
値と許容限界値以下の所定の設定値との間にあるとガス
漏洩検出手段により検出されたとき、警報装置に警報指
令を送るように構成することを特徴とする請求項１記載
のシリンダキャビネットのガス漏洩監視装置。
【請求項３】キャビネット内の空気を循環・攪拌する空
気循環装置と、吸気管の途中に設けたダンパーと、排気
管の途中に設けたダンパーとを有することを特徴とする
請求項１記載のシリンダキャビネットのガス漏洩監視装
置。